Die Rolle der Methylglyoxalsynthase bei der Pathogenese der diabetischen Polyneuropathie im Modell C. elegans

• Published in: Diabetologie und Stoffwechsel
• Main Authors: Pfeiffer, M, Schlotterer, A, Kukudov, G, Fleming, T, Bierhaus, A, Nawroth, P, Morcos, M
• Format: Conference Proceeding
• Language: German
• Published: 17.05.2010
• ISSN: 1861-9002; 1861-9010
• DOI: 10.1055/s-0030-1255201

Fragestellung: Methylglyoxal (MG) ist ein bei Diabetes mellitus vermehrt entstehender reaktiver Metabolit, der an der Entstehung diabetischer Spätschäden beteiligt ist. Bislang wurde angenommen, dass er ausschließlich nicht-enzymatisch entsteht. Daneben wurde in Bakterien und Hefen ein durch die Methylglyoxalsynthase (MGS) katalysierter Pathway beschrieben. Unsere Arbeitsgruppe konnte schließlich die Existenz eines MGS-Homologs in Caenorhabditis elegans zeigen. Dieses sollte in Funktion und Regulation charakterisiert werden. Methodik: Die MG-Produktion wurde mit spezifischen Antikörpern gegen von MG abgeleitete AGEs (MG-AGEs) nachgewiesen, oxidativer Stress durch die Bestimmung mitochondrialer reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) durch fluorogene Oxidation von Hydroethidin. Mit einem pan-neuronal YFP-exprimierenden C. elegans Stamm wurden strukturelle Nervenschäden visualisiert. Für die silencing RNA Experimente wurde die „feeding“ Technik verwendet (RNAi). Die Expression wurde mittels QRT-PCR bestimmt. Lebensspannen wurden durch Kaplan-Meier-Analysen ausgewertet. Ergebnisse: Erhöhte Glukose steigerte die Expression des MGS-Homologs auf das 3-fache (p<0,01). MG-AGEs stiegen um 34% an (p<0,05). Dieser Anstieg konnte durch RNAi gegen MGS signifikant auf 19% reduziert werden (p<0,05). Die Konzentration von ROS erhöht sich in C. elegans durch Kultivierung in erhöhter Glukose auf das 2,3-fache. Bei gleichzeitiger MGS-Suppression reduziert sich der Anstieg auf das 1,6-fache (p<0,01). Unter Standard-Bedingungen lassen sich bei C. elegans bis zum Alter von 12 Tagen keine neuronalen Schäden nachweisen, während unter erhöhter Glukose strukturelle Schäden von Kommissuren und Nervenbahnen nachweisbar sind. Die Suppression der MGS vermindert Glukose-bedingte neuronale Schäden signifikant. Die Lebensspanne wird unter erhöhten Glukose-Bedingungen signifikant verkürzt (p<0,001). MGS-Suppression wirkt dieser Verkürzung entgegen und verlängert die Lebensspanne (p<0,01). Schlussfolgerungen: Unsere Daten beschreiben erstmals die Funktion eines MGS-Homologs in C. elegans. Wir konnten zeigen, dass die MGS-Expression unter erhöhter Glukose eng mit oxidativem Stress, Bildung von MG-derived AGEs und morphologischen Nervenschäden, sowie der Lebensspanne von C. elegans assoziiert ist. Der MGS kommt demnach in C. elegans eine Bedeutung bei der Entstehung von Nervenschäden durch hohe Glukose zu.